JP4365751B2

JP4365751B2 - 歯車研削盤

Info

Publication number: JP4365751B2
Application number: JP2004247738A
Authority: JP
Inventors: 吉言柳瀬; 道明橋谷; 和幸山下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006062025A

Description

本発明は、歯車研削盤に関する。

歯車は広く用いられる機械部品であり、その種類も多く、機械の進歩に伴って高精度でかみ合いのよい歯車の製作が要求されるようになっている。このため、歯車は歯切り加工、シェービング加工（仕上げ加工）後に熱処理を施し、更には砥石で歯面の研削を行うことが一般的である。このシェービング加工に用いられるのがシェービングカッタである。

シェービングカッタは歯車形状をした工具であり、被加工歯車に噛み合わせ、被加工歯車の歯面を微細にシェービング加工するものである。つまり、シェービングカッタの歯面（刃面）形状はシェービング加工をする被加工歯車の狙い形状に形成されている。従って、複数の被加工歯車をシェービング加工した後には、シェービングカッタの歯面が磨耗してしまうので、歯面を被加工歯車の狙い形状になるように再生させる必要がある。シェービングカッタの歯面は砥石による研削により再生され、このように砥石を用いてシェービングカッタの歯面を再生させるための装置が歯車（シェービングカッタ）研削盤である。

歯車研削盤は、シェービングカッタの研削工具である回転する円盤状の砥石とかみ合うシェービングカッタに創成運動を与え、シェービングカッタの歯面をシェービング加工するものである。また、上記の歯車研削盤は通常の歯車を研削する場合にも用いることも可能である。

このような従来の歯車研削盤は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００３−２３６７２０号公報

歯車研削盤の中にはシェービングカッタまたは歯車の歯面を３次元的に研削加工（修正加工）するＭａａｇ式創成歯車研削盤がある。このような歯車研削盤では２つの砥石をシェービングカッタの歯面に点接触させ、各砥石をシェービングカッタの半径方向にオシレーションさせることで目標とする歯面形状に加工していた。

しかしながら、上述した従来のＭａａｇ式創成歯車研削盤においては、砥石を数度傾けて研削をしているため、シェービングカッタの作用平面に対する砥石研削面の投影が楕円になってしまい、実際には砥石はシェービングカッタの歯面に線接触することになる。これにより、シェービングカッタの歯面の砥石による干渉量が増えるので、シェービングカッタの歯面は余分に削り取られ、目標とする歯面形状と誤差が生じてしまう問題があった。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、歯車（シェービングカッタ）を目標歯面形状に精度良く研削することができる歯車研削盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る歯車研削盤は、
創成運動する被加工物に噛み合って、砥石駆動モータによって砥石軸周りに回転する第１砥石と、
前記第１砥石よりも小さい径を有し、前記砥石軸と平行で、且つ、前記砥石駆動モータに連結可能な取付軸周りに前記被加工物に点接触して回転する第２砥石とを備え、
前記第１砥石と前記第２砥石とを前記被加工物に対し選択的に着脱させて前記被加工物を研削し、
前記被加工物を支持するテーブルの揺動により前記第２砥石が前記被加工物の歯面を研削するようにした
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る歯車研削盤は、
第１の発明に係る歯車研削盤において、
前記第１砥石と前記第２砥石とを交換的に取り付け可能とした
ことを特徴とする。

第１の発明に係る歯車研削盤によれば、創成運動する被加工物に噛み合って、砥石駆動モータによって砥石軸周りに回転する第１砥石と、前記第１砥石よりも小さい径を有し、前記砥石軸と平行で、且つ、前記砥石駆動モータに連結可能な取付軸周りに前記被加工物に点接触して回転する第２砥石とを備え、前記第１砥石と前記第２砥石とを前記被加工物に対し選択的に着脱させて前記被加工物を研削し、前記被加工物を支持するテーブルの揺動により前記第２砥石が前記被加工物の歯面を研削するようにしたことにより、前記被加工物を目標歯面形状に精度良く研削することができる。

第２の発明に係る歯車研削盤によれば、第１の発明に係る歯車研削盤において、前記第１砥石と前記第２砥石とを交換的に取り付け可能としたことにより、前記第１砥石または前記第２砥石のどちらか一方を備えた歯車研削盤を両方の前記砥石を備えた歯車研削盤に低コストで改造することができる。

図１は砥石の取り付け状態を示した図、図２は一実施例に係る歯車研削盤の斜視図である。

図２に示すように、歯車研削盤１は下部にベッド２を備えている。ベッド２の前上部にはテーブル送り台３が配置され、Ｗ方向（前後方向）に移動自在に支持されている。このテーブル送り台３の上部にはテーブル４が配置され、Ｃ方向（左右方向）に移動自在に支持されている。また、テーブル４はＢ方向に回転するワーク軸５を回転可能に支持しており、このワーク軸５の先端には被加工物（歯車またはシェービングカッタ）Ｓを保持するワーク保持部６が設けられている。このワーク保持部６に保持された被加工物Ｓは、対向する位置に配置され後述する円盤状の砥石１４により研削加工される。

一方、ベッド２の後上部にはＬ字状のコラム７が配置され、Ａ方向（鉛直軸回り方向）に案内板２ａに沿って旋回可能に支持されている。コラム７の前部には砥石ユニット８が設けられている。砥石ユニット８は砥石支持部９，砥石駆動モータ１０，正面ドレッサ装置１１及び背面ドレッサ装置１２から構成されている。また、コラム７の上部には垂直スライダ１３が設けられると共に、背面には制御装置１５が設けられている。

砥石支持部９は砥石軸（図示省略）により砥石１４を回転可能に支持すると共に、砥石軸をＹ方向（上下方向）に揺動自在に支持することで、砥石１４の傾きを変えられるようになっている。また、砥石駆動モータ１０はこの砥石軸に連結して砥石１４を回転させると共に、砥石１４をＺ方向（左右方向）に移動可能にしている。

更に、正面ドレッサ装置１１は砥石支持部９の上部に設けられ、砥石１４をドレッシングする正面ドレッサ（図示省略）を備えている。正面ドレッサはＵ１方向（左右方向）及びＶ１方向（上下方向）に移動自在に支持されることにより、砥石１４に着脱可能になっている。同様に、背面ドレッサ装置１２も砥石支持部９の上部に設けられ、砥石１４をドレッシングする背面ドレッサ（図示省略）を備えている。背面ドレッサはＵ２方向（左右方向）及びＶ２方向（前方方向）に移動自在に支持されることにより、砥石１４に着脱可能になっている。

そして、垂直スライダ１３は砥石ユニット４をＸ方向（上下方向）に移動自在に支持している。制御装置１５は、テーブル送り台３，テーブル４，ワーク軸５，コラム７，ドレッサ装置１１，１２及び垂直スライダ１３をそれぞれ駆動する各駆動装置（図示省略）と砥石駆動モータ１０とに接続し、入力された情報に基づき駆動制御する。

ここで、本実施例に係る歯車研削盤１では、図１に示すように砥石１６を取り付けることが可能となっている。砥石１６は砥石１４よりも小径である円盤状の砥石ヘッド１６ａと取付部１６ｂとを備えている。砥石１６は砥石支持部９のカバー９ａ（図２参照）を外し、更に砥石１４を外してから取り付け可能となっており、取付部１６ｂが砥石駆動モータ１０に連結するように回転可能に支持される。このように、砥石１４よりも小径である砥石ヘッド１６ａを備えることにより、被加工物Ｓの歯面に点接触することができるので、歯面形状を微細に修正できる３次元研削加工を行うことができる。

次に、上述した歯車研削盤１の作用について説明する。

先ず、砥石駆動モータ１０の駆動により砥石１４を回転させる。次に、正面ドレッサ装置１１の正面ドレッサをＵ１方向及びＶ１方向に移動させると共に、背面ドレッサ装置１２の背面ドレッサをＵ２方向及びＶ２方向に移動させて、被加工物Ｓに形成する歯形形状が転写されるように砥石１４のドレッシングを行う。ドレッシング後、目標とする歯形形状が砥石１４に形成されたら、正面ドレッサ及び背面ドレッサを砥石１４から離脱させる。

そして、被加工物Ｓに形成するねじれ角に応じてコラム７をＡ方向に旋回させる。次に、砥石１４の径に応じて垂直スライダ１３を駆動し、砥石ユニット８をＸ方向に移動させる。更に、被加工物Ｓに形成する圧力角に応じて砥石１４をＹ方向に揺動させた後、砥石１４の厚さに応じて砥石１４をＺ方向に移動させる。

次に、ワーク保持部６に被加工物Ｓを保持し、被加工物Ｓが砥石１４に当接するように（砥石の径に応じて）テーブル送り台３をＷ方向に移動させる。同時に、テーブル４をＣ方向に移動させると共に、ワーク軸５をＢ方向に回転させる。

これにより、テーブル４のＣ方向の移動及びワーク軸５のＢ方向の回転により、被加工物Ｓを回転する砥石１４に対して創成運動をさせ、研削加工を行うことができる。

ここで、連続研削により砥石１４が磨耗した場合には、被加工物Ｓを砥石１４から離脱させ、砥石１４に再ドレッシングを行う。また、別の図示しない被加工物（歯車またはシェービングカッタ）に被加工物Ｓとは異なる歯形形状を形成する場合には、この別の被加工物をワーク保持部６に保持させ、砥石１４に新たな歯形形状が形成されるようにドレッシングを行う。

更に、砥石１４により目標歯形形状に研削された被加工物Ｓの歯面を微細に研削する場合には、砥石１６を用いて加工することができる。砥石１４から砥石１６に付け替えた後、テーブル送り台３，テーブル４，コラム７及び砥石ユニット８を駆動させ、砥石１６の歯先が被加工物Ｓに点接触するように位置調整を行う。そして、砥石１６を砥石駆動モータ１０により回転させると共に、被加工物Ｓをワーク軸５の駆動により回転させる。

このとき、砥石１６による被加工物Ｓの歯面への研削は、テーブル送り台３のＷ方向の移動，テーブル４のＣ方向の移動及び砥石ユニット８のＸ方向の移動により行われ、砥石１６のＹ方向の揺動及びＺ方向の移動は行われない。また、このテーブル送り台３，テーブル４及び砥石ユニット８の移動は、予め制御装置１５に設定された被加工物Ｓの目標歯面形状のデータに基づいて駆動制御されるようになっている。

よって、砥石１４よりも小径の砥石ヘッド１６ａを備えた砥石１６を設けることにより、被加工物Ｓの歯面に点接触が可能となり、また、従来のように砥石のオシレーションではなくテーブル４のＣ方向の移動により被加工物Ｓを移動させることにより、目標歯面形状を精度良く研削加工することができる。

なお、上述した操作手順はこれに限定されるものではなく、適宜段取りを変更しても研削加工は可能である。また、本実施例においては、被加工物Ｓを砥石１４で研削した後に砥石１６で研削したが、砥石１４あるいは砥石１６だけで研削することも可能である。更には、砥石１４と砥石１６との両方を備えると共に、どちらか一方を被加工物Ｓに着脱させる移動機構等を備えても構わない。

本実施例に係る歯車研削盤１によれば、創成運動する被加工物Ｓに噛み合って回転する砥石１４と、砥石１４よりも小さい径を有した砥石ヘッド１６ａを被加工物Ｓに点接触させて回転する砥石１６とを備え、砥石１４と砥石１６とを被加工物Ｓに対し選択的に着脱させて被加工物Ｓを研削し、被加工物Ｓを支持するテーブル４の揺動により砥石１６が被加工物Ｓの歯面を研削するようにしたことにより、被加工物Ｓを目標歯面形状に精度良く研削することができる。

また、砥石１４と砥石１６とを交換的に取り付け可能としたことにより、砥石１４または砥石１６のどちらか一方を備えた歯車研削盤にもう一方のどちらかの砥石を簡単に設けることができるので、２つの砥石１４，１６を備えた歯車研削盤に低コストで改造することができる。

砥石整形機構を備え、被加工歯車の３次元歯面修正を行う研削装置に適用可能である。

砥石の取り付け状態を示した図である。一実施例に係る歯車研削盤の斜視図である。

符号の説明

１歯車研削盤
２ベッド
２ａ案内板
３テーブル送り台
４テーブル
５ワーク軸
６ワーク保持部
７コラム
８砥石ユニット
９砥石支持部
９ａカバー
１０砥石駆動モータ
１１正面ドレッサ装置
１２背面ドレッサ装置
１３垂直スライダ
１４砥石
１５制御装置
１６砥石
１６ａ砥石ヘッド
１６ｂ取付部

Claims

創成運動する被加工物に噛み合って、砥石駆動モータによって砥石軸周りに回転する第１砥石と、
前記第１砥石よりも小さい径を有し、前記砥石軸と平行で、且つ、前記砥石駆動モータに連結可能な取付軸周りに前記被加工物に点接触して回転する第２砥石とを備え、
前記第１砥石と前記第２砥石とを前記被加工物に対し選択的に着脱させて前記被加工物を研削し、
前記被加工物を支持するテーブルの揺動により前記第２砥石が前記被加工物の歯面を研削するようにした
ことを特徴とする歯車研削盤。
請求項１に記載の歯車研削盤において、
前記第１砥石と前記第２砥石とを交換的に取り付け可能とした
ことを特徴とする歯車研削盤。